7A10铝合金焊接裂纹的成因及预防对策探讨
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S 科学技术 cience and technology
7A10 铝合金焊接裂纹的成因及预中国中车长春轨道客车股份公司，吉林 长春 130062）
摘 要 ：伴随我国制造业的发展，铝合金被广泛应用于许多领域中，如零部件加工、轨道车辆制造、汽车制造等。值得注意的是，
铝合金材料应用下存在的问题较多，以 7A10 铝合金为例，焊接中极易出现裂纹，极大程度上影响铝合金综合性能。对此情况，
尽管铝合金在各方面性能上有较多优势，但实际做焊接处理 中，可能出现的问题较多，具体表现为 ：第一，裂纹形成。裂纹 问题在铝合金焊接中发生可能性较高如凝固状态下，体积收缩， 焊接变形可能性较高，加之焊接中近缝区内焊接金属影响，有热 裂纹或液化裂纹情况，若易熔共晶体较多，也将导致凝固裂纹出 现。第二，易氧化。铝合金焊接中，与空气接触后可能有氧化情 况，氧化后的铝在熔点上较高，一旦出现氧化情况，将有较多缺 陷出现，如未熔合、未焊透或夹渣生成，一旦铝表面有过多水分 附着，或出现氧化膜，将导致焊缝有气孔出现。第三，焊接过程 中产生气泡。由于高温下的的铝合金在向由固态向液态转化的过 程中易产生氢气，而由于铝合金物态中幻化的这一过程发生的时 间较快，分解出来的氢气在铝合金固化时不能及时的排放就被凝 固在固体中，因此在焊接过程中就极易产生因氢气而形成的气泡 孔。此外，焊接头抗腐蚀性降低，焊接过程中，由于各种外界因 素的干扰以及实际操作过程中的消耗，会导致焊接头的抗腐蚀性 低于原材料。产生这种情况的原因首先归因于焊接过程中的消耗 和磨损，打乱了焊接头部的物质分布，因此会出现电位的不稳定 现象。或因焊接头的纯度不高，其中含有大颗粒的杂质，出现腐 蚀问题。这些问题的存在，均可能导致氯化金综合性能降低 [2]。
2 7A10铝合金焊接裂纹产生原因分析 2.1 7A10 铝合金焊接裂纹类型与原因
7A10 铝合金在当前许多制造领域中应用极为常见，焊接中
收稿日期 ：2019-01 作者简介 ：聂洪刚，生于 1989 年，男，汉族，吉林长春人，中专，技师，研究方向 ： 铝合金焊接操作技术。
出现裂纹的可能性也较高。从这种裂纹类型看，主要以热裂纹为 主，为铝合金焊接接头焊接裂纹，产生原因归结于低熔点物质合 金元素偏析。
焊接工艺规范是焊接过程的主要参考指导。焊接工艺参数 确定中，应综合考虑各类工艺参数，如焊接电流、坡口尺寸、焊 丝直径等，这些参数指标均需纳入规范中。以壁厚较大管形件为 例，焊接中应在焊接速度上控制，使焊接电流增大，必要在电弧 电压上加大，使焊道加宽，降低裂纹发生可能性。同时，焊接过 程中，若能保证电弧焊接热能集中，对帮助解决过热情况效果理 想，降低裂纹发生可能性。另外，焊接装配时，需保持适当的焊 缝根部间距，其目的在于使焊缝刚度降低，焊接应力控制，降低 裂纹发生几率 [5]。
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于碰撞和长大，同时由于钢水的流动相对缓慢，也会使得夹杂物 集聚后向界面输运夹杂物的能力也会较弱。同样地，若气量提升 值过大时，尽管夹杂物碰撞和长大的能力加强，当时由于过大的 值使得夹杂物尽管被运输到界面，但是由于加速度过大，使得夹 杂物再一次的被卷入到钢水中而影响了夹杂物的去除效果。
作为当前工业制造领域中常见的材料，铝材应用中需配合 金属焊接技术，通过焊接使材料在结构上改变，提高铝材的综合 性能。尽管焊接处理方式下在提高铝合金质量方面效果明显，保 证铝合金在其应用领域中发挥自身优势，但如何使铝合综合性 能提高，需在焊接各方面有效控制。因此，本文对 7A10 铝合金 焊接裂纹的成因及预防对策相关研究，有十分重要的意义。
3 7A10铝合金焊接裂纹有效控制策略 3.1 焊接方式合理选择
针对当前 7A10 铝合金焊接裂纹问题，首先考虑在焊接方式 上合理选择。从近年来大多研究与实践看，在焊接方式选择上以 熔极氩弧焊方法效果最佳。该方法应用下，强调通过射流过渡， 获取较大的电弧功率，且焊接过程中，焊接时间较短，熔透性好， 集中输入热量，取得较高的生产效率。另外，在热影响区中焊接 接头所受影响较小。因此，在焊接方式选择中，取熔极氩弧焊方 法，对帮助控制焊接变形，降低焊接热裂纹倾向可发挥重要作 用。 3.2 焊接工艺规范的明确
裂纹在 7A10 铝合金焊接中的出现，有多方面原因，具体表 现为 ：①焊合合金中，有不合理的化学成分 ；②不当的机加工 装配配合方法，增大焊接应力，如装配时较大的刚性，焊缝根部 有较大间距等 ；③焊接过程中选择的工艺参数不合理，如焊接 线速度、焊接电流等 ；④焊接操作不规范，如冷却操作不当或 预热操作不当，致使焊接应力增加。针对焊接裂纹问题，实际处 理中需考虑结合这些因素，采取有针对性的控制措施，保证焊 接质量 [4]。
对于这种热裂纹，有液化裂纹、结晶裂纹之分，其中液化裂 纹的产生，多表现在热影环境下收缩力对结晶产生作用，而结 晶裂纹通常为低温区下产生的结晶。对于 7A10 铝合金，以结晶 裂纹最为常见，该类型的裂纹以不同方式呈现，如显微裂纹、焊 根 裂 纹、坑 裂 纹 以 及 横 向 裂 纹 等。该 类 型 铝 合 金，本 身 有 塑 性 差、高温强度低、体积收缩率与膨胀系数高，受冷热影响变化均 较为明显，若焊接过程中未能做好温度控制，将增加裂纹发生 可能性 [3]。 2.2 7A10 铝合金焊接裂纹出现影响因素
要求针对 7A10 铝合金焊接裂纹采取有效的预防控制策略。本次研究将对铝与铝合金焊接做简单介绍，分析 7A10 铝合金焊接裂
缝产生的原因，在此基础上提出焊接裂缝的有效控制策略。
关键词 ：7A10 铝合金 ；焊接裂纹 ；成因 ；预防策略
中图分类号 ：TG457.14 文献标识码 ：A
文章编号 ：11-5004（2019）01-0126-2
1 铝与铝合金焊接相关概述 1.1 铝与铝合金焊接基本特征
相比碳素钢、低合金钢，铝合金在比热容与热导率上更高。 焊接中，许多热量从看铝合金传导，所以焊接过程中有较多能量 在熔化金属熔池中消化，且金属其他部位也有大量热量消耗。对 此情况，焊接过程中应考虑能量消耗控制问题，可采取预热工艺 措施等 [1]。 1.2 铝合金焊接常见问题
7A10 铝合金焊接裂纹的成因及预中国中车长春轨道客车股份公司，吉林 长春 130062）
摘 要 ：伴随我国制造业的发展，铝合金被广泛应用于许多领域中，如零部件加工、轨道车辆制造、汽车制造等。值得注意的是，
铝合金材料应用下存在的问题较多，以 7A10 铝合金为例，焊接中极易出现裂纹，极大程度上影响铝合金综合性能。对此情况，
尽管铝合金在各方面性能上有较多优势，但实际做焊接处理 中，可能出现的问题较多，具体表现为 ：第一，裂纹形成。裂纹 问题在铝合金焊接中发生可能性较高如凝固状态下，体积收缩， 焊接变形可能性较高，加之焊接中近缝区内焊接金属影响，有热 裂纹或液化裂纹情况，若易熔共晶体较多，也将导致凝固裂纹出 现。第二，易氧化。铝合金焊接中，与空气接触后可能有氧化情 况，氧化后的铝在熔点上较高，一旦出现氧化情况，将有较多缺 陷出现，如未熔合、未焊透或夹渣生成，一旦铝表面有过多水分 附着，或出现氧化膜，将导致焊缝有气孔出现。第三，焊接过程 中产生气泡。由于高温下的的铝合金在向由固态向液态转化的过 程中易产生氢气，而由于铝合金物态中幻化的这一过程发生的时 间较快，分解出来的氢气在铝合金固化时不能及时的排放就被凝 固在固体中，因此在焊接过程中就极易产生因氢气而形成的气泡 孔。此外，焊接头抗腐蚀性降低，焊接过程中，由于各种外界因 素的干扰以及实际操作过程中的消耗，会导致焊接头的抗腐蚀性 低于原材料。产生这种情况的原因首先归因于焊接过程中的消耗 和磨损，打乱了焊接头部的物质分布，因此会出现电位的不稳定 现象。或因焊接头的纯度不高，其中含有大颗粒的杂质，出现腐 蚀问题。这些问题的存在，均可能导致氯化金综合性能降低 [2]。
2 7A10铝合金焊接裂纹产生原因分析 2.1 7A10 铝合金焊接裂纹类型与原因
7A10 铝合金在当前许多制造领域中应用极为常见，焊接中
收稿日期 ：2019-01 作者简介 ：聂洪刚，生于 1989 年，男，汉族，吉林长春人，中专，技师，研究方向 ： 铝合金焊接操作技术。
出现裂纹的可能性也较高。从这种裂纹类型看，主要以热裂纹为 主，为铝合金焊接接头焊接裂纹，产生原因归结于低熔点物质合 金元素偏析。
焊接工艺规范是焊接过程的主要参考指导。焊接工艺参数 确定中，应综合考虑各类工艺参数，如焊接电流、坡口尺寸、焊 丝直径等，这些参数指标均需纳入规范中。以壁厚较大管形件为 例，焊接中应在焊接速度上控制，使焊接电流增大，必要在电弧 电压上加大，使焊道加宽，降低裂纹发生可能性。同时，焊接过 程中，若能保证电弧焊接热能集中，对帮助解决过热情况效果理 想，降低裂纹发生可能性。另外，焊接装配时，需保持适当的焊 缝根部间距，其目的在于使焊缝刚度降低，焊接应力控制，降低 裂纹发生几率 [5]。
（下转 128 页）
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S 科学技术 cience and technology
于碰撞和长大，同时由于钢水的流动相对缓慢，也会使得夹杂物 集聚后向界面输运夹杂物的能力也会较弱。同样地，若气量提升 值过大时，尽管夹杂物碰撞和长大的能力加强，当时由于过大的 值使得夹杂物尽管被运输到界面，但是由于加速度过大，使得夹 杂物再一次的被卷入到钢水中而影响了夹杂物的去除效果。
作为当前工业制造领域中常见的材料，铝材应用中需配合 金属焊接技术，通过焊接使材料在结构上改变，提高铝材的综合 性能。尽管焊接处理方式下在提高铝合金质量方面效果明显，保 证铝合金在其应用领域中发挥自身优势，但如何使铝合综合性 能提高，需在焊接各方面有效控制。因此，本文对 7A10 铝合金 焊接裂纹的成因及预防对策相关研究，有十分重要的意义。
3 7A10铝合金焊接裂纹有效控制策略 3.1 焊接方式合理选择
针对当前 7A10 铝合金焊接裂纹问题，首先考虑在焊接方式 上合理选择。从近年来大多研究与实践看，在焊接方式选择上以 熔极氩弧焊方法效果最佳。该方法应用下，强调通过射流过渡， 获取较大的电弧功率，且焊接过程中，焊接时间较短，熔透性好， 集中输入热量，取得较高的生产效率。另外，在热影响区中焊接 接头所受影响较小。因此，在焊接方式选择中，取熔极氩弧焊方 法，对帮助控制焊接变形，降低焊接热裂纹倾向可发挥重要作 用。 3.2 焊接工艺规范的明确
裂纹在 7A10 铝合金焊接中的出现，有多方面原因，具体表 现为 ：①焊合合金中，有不合理的化学成分 ；②不当的机加工 装配配合方法，增大焊接应力，如装配时较大的刚性，焊缝根部 有较大间距等 ；③焊接过程中选择的工艺参数不合理，如焊接 线速度、焊接电流等 ；④焊接操作不规范，如冷却操作不当或 预热操作不当，致使焊接应力增加。针对焊接裂纹问题，实际处 理中需考虑结合这些因素，采取有针对性的控制措施，保证焊 接质量 [4]。
对于这种热裂纹，有液化裂纹、结晶裂纹之分，其中液化裂 纹的产生，多表现在热影环境下收缩力对结晶产生作用，而结 晶裂纹通常为低温区下产生的结晶。对于 7A10 铝合金，以结晶 裂纹最为常见，该类型的裂纹以不同方式呈现，如显微裂纹、焊 根 裂 纹、坑 裂 纹 以 及 横 向 裂 纹 等。该 类 型 铝 合 金，本 身 有 塑 性 差、高温强度低、体积收缩率与膨胀系数高，受冷热影响变化均 较为明显，若焊接过程中未能做好温度控制，将增加裂纹发生 可能性 [3]。 2.2 7A10 铝合金焊接裂纹出现影响因素
要求针对 7A10 铝合金焊接裂纹采取有效的预防控制策略。本次研究将对铝与铝合金焊接做简单介绍，分析 7A10 铝合金焊接裂
缝产生的原因，在此基础上提出焊接裂缝的有效控制策略。
关键词 ：7A10 铝合金 ；焊接裂纹 ；成因 ；预防策略
中图分类号 ：TG457.14 文献标识码 ：A
文章编号 ：11-5004（2019）01-0126-2
1 铝与铝合金焊接相关概述 1.1 铝与铝合金焊接基本特征
相比碳素钢、低合金钢，铝合金在比热容与热导率上更高。 焊接中，许多热量从看铝合金传导，所以焊接过程中有较多能量 在熔化金属熔池中消化，且金属其他部位也有大量热量消耗。对 此情况，焊接过程中应考虑能量消耗控制问题，可采取预热工艺 措施等 [1]。 1.2 铝合金焊接常见问题